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聚合物基复合材料的成型工艺 聚合物基复合材料的性能在纤维与树脂体系确定后 主要决定于成型工艺 成型工艺包括两方面一是成型 即将预浸料按产品的要求 铺置成一定的形状 一般就是产品的形状 二是固化 即把已铺置成一定形状的叠层预浸料 在温度 时间和压力等因素影响下使形状固定下来 并能达到预期的性能要求 预浸料及预混料制造工艺 预浸料通常是指定向排列的连续纤维 单向 织物 等浸渍树脂后所形成的厚度均匀的薄片状半成品 预混料是指由不连续纤维浸渍树脂或与树脂混合后所形成的较厚的片状 团状或粒状半成品 包括片状模塑料 SMC GMT 团状模塑料 BMC 和注射模塑料 MC 预浸科及预混料的基本特征 预浸料及预混料制造工艺 续 预浸料制造热固性预浸料的组成简单 通常仅由连续纤维或织物及树脂 包括固化剂 组成 除持殊用途外 一般不加其它填料 根据浸渍设备或制造方式不同 热固性FRP预浸料的制造分轮鼓缠绕法和阵列排铺法 按浸渍树脂状态分湿法 溶液预浸法 和干法 热熔预浸法 预浸料及预混料制造工艺 续 轮鼓缠绕法是一种间歇式的预浸料制造工艺 其浸渍用树脂系统通常要加稀释刑以保证粘度足够低 因而它是一种湿法工艺 该方法持别适用于实验室的研究性工作或小批量生产 预浸料及预混料制造工艺 续 热塑性复合材料预浸料制造 按照树脂状态不同 可分为预浸渍技术和后浸渍技术两大类 预浸渍技术包括溶液预浸和熔融预浸两种 其特点是 预浸料中树脂完全浸渍纤维 后预浸技术包括膜层叠 粉末浸渍 纤维混杂 纤维混编等 其特点是 预浸料中树脂是以粉末 纤维 或包层等形式存在 对纤维的完全浸渍要在复合材料成型过程中完成 预浸料及预混料制造工艺 续 对于制造的预浸料 评价和选择要考虑的参数主要是 纤维与基体类型 预浸料规格 厚度 宽度 单位面积重量等 性能指标 如树脂含量 粘性 凝胶时间等 纤维与基体类型是复合材料性能的决定因素 要根据制件的使用要求 如强度 刚度 耐热性 耐腐蚀性等 选择不同类型预浸料 同一类型预浸料 通常有不同规格以满足用户需要 预浸料厚度一般在0 08一0 25mm 标准厚度为0 13mm 宽度在25 1500mm 评价其性能指标包括树脂含量 粘性 凝胶时间 贮存期 挥发份含量等 是确定复合材料生产工艺 控制制品质量的重要参数 预浸料及预混料制造工艺 续 预混料的制造预混料中常用的是片状模塑料 即SMC 团状模塑料 DMC 和散状模塑料 BMC 是一类可直接进行模压成型而不需要事先进行固化 干燥等其它工序的一类纤维增强热固性 通常为不饱和聚酯材料 模塑料 SMC是用不饱和聚脂树脂 增稠剂 引发剂 交联剂 低收缩添加剂 辅料 内脱模剂 着色剂等混合成树脂糊浸渍短切玻璃纤维粗纱或玻璃纤维毡 并在两面用聚乙烯包覆起来形成的片状模压成型材料 团状模塑料 DMC 及散状模塑料 BMC 是以聚脂为基体 因此 又称为 聚酯料团 通过增稠处理的聚脂料团称作 散状模塑料 预浸料及预混料制造工艺 续 SMC的生产一般是在专用SMC机组上进行 生产上 一般先把除增强纤维以外的其它组分配成树脂糊 再在SMC机组上与增强纤维复合成SMC 生产中采用的成型工艺 1 手糊成型 2 注射成型 3 真空袋压法成型 4 挤出成型 5 压力袋成型 6 纤维缠绕成型 7 树脂注射和树脂传递成型 8 真空辅助树脂注射成型 9 连续板材成型 10 拉挤成型 11 离心浇铸成型 12 层压或卷制成型 13 夹层结构成型 14 模压成型 15 热塑性片状模塑料热冲压成型 16 喷射成型 一 手糊成形 handlaying up 原材料准备 模具准备 涂脱模剂喷涂胶衣 糊制成形固化 脱模修边 装配 验收操作简便 投资少 可设计性好 可生产大型 复杂件 生产率低 劳动强度大 质量不易控制 用于小批量 多品种及大型制品 二 喷射成形工艺 spraymoulding 半机械化手糊法 与手糊成形工艺基本相同 但糊制 喷枪机械作业生产率高 节省原材料 制品整体性高 形状尺寸不限 树脂含量高 制品强度低 工作环境差不饱和聚酯树脂 用于船体 车身 容器等大型部件 三 袋压成形工艺 bagmoulding 加压袋法手糊或注射成形未固化玻璃钢 橡胶袋 加压 加热固化真空袋法手糊或注射成形未固化玻璃钢 橡胶袋 抽真空 固化制品光滑 适应各种树脂 质量高 但成本高 适于快速原型零件和产量不大的制品 不能生产复杂 大件制品 四 层压成形工艺 laminationprocess 层叠胶布 模板之间 加热 加压固化 冷却 脱模 修整 层压板制品表面光 质量好且稳定 设备简单 生产率高只能生产板材 且尺寸受限 制品精度低 劳动轻度大 五 模压成形工艺 pressmoulding 生产率高 制品尺寸精确 质量好且稳定 表面光洁 价低 自动化程度高 无需辅助加工 模具复杂 投资高 一般适用于中小型玻璃钢制品 短纤维料模压法 毡料模压法 碎布料模压法 层压模压法 缠绕模压法 织物模压法 定向铺设模压法 预成形坯模压法 片状模塑料模压法等 六 缠绕成形工艺 windingprocess 树脂配制 纤维烘干 浸胶 胶纱烘干 缠绕 固化 检验 加工 制品制造回转体复合材料干法 制品质量稳定 生产率高 但投资大 层间剪切强度低 湿法劳动条件差 强度大